a. Pertama
785 67
, 784
3 2354
1
2 3
2 3
i n
n i
n n
rpm b. Kedua
1255 47
, 1255
875 ,
1 2354
1
2 3
2 3
i n
n i
n n
rpm
c. Ketiga
1721 76
, 1720
368 ,
1 2354
1
2 3
2 3
i n
n i
n n
rpm d. Top
2238 64
, 2237
052 ,
1 2354
1
2 3
2 3
i n
n i
n n
rpm Demikianlah perhitungan daya dan putaran tiap-tiap poros yang mana data ini
akan dipergunakan dalam tahapan perhitungan berikutnya.
2.2 Perhitungan Poros Penggerak UtamaInput Dan Pasak
Poros penggerak utama yang berputar akibat gerakan bolak-balik piston dihubungkan dengan kopling yang bergigi pada diameter terluarnya. Poros ini
berputar dengan daya 7,203 kW dan putarannya sebesar 9000 rpm, beban utama poros ini berupa beban puntir, pada ujung poros ini terdapat sebuah kopling yang
memberikan beban lentur terhadap poros, namun beban lentur ini dapat diabaikan karena terlalu kecil dibandingkan beban puntir, walaupun demikian demi keamanan
dalam pemakaian pengaruh beban lentur ini dimasukkan dalam faktor Cb yang harganya antara 1,2 –2,3.
Variasi daya akan dialami oleh poros ini, daya yang besar diperlukan pada saat mendaki dan perubahan tingkatan kecepatan, namun daya normal diperlukan setelah
perubahan kecepatan dan pada jalan datar, oleh karena itu daya yang digunakan untuk perhitungan ini adalah daya rata-rata dengan faktor koreksinya f
c
adalah 1,3 Tabel 2.2 sehingga daya rencana dari poros adalah:
36 ,
9 203
, 7
3 ,
1
P f
P
c d
kW
Tabel 2.2 Faktor-faktor koreksi daya yang akan ditransmisikan,f
c
Daya yang akan ditransmisikan f
c
Daya rata-rata yang diperlukan Daya maksimum yang diperlukan
Daya normal 1,2 – 2,0
0,8 – 1,2 1,0 – 1,5
Sumber: Sularso, K Suga, DPDP Elemen Mesin,1987, hal 7
Momen puntir T yang dialami oleh poros dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:
s rotasi
n kgmm
p 10
74 ,
9 kW
102 60
2 1000
d 5
s T
n T
p
d
kgmm 3
, 1013
s rotasi
900 s
kgmm 36
, 9
10 74
, 9
10 74
, 9
5 1
5
n P
T
d
Dalam perencanaan ini bahan yang dipilih untuk poros adalah batang baja yang ditarik dingin dengan lambangnya S35C-D Tabel 2.3 yang tegangan tariknya σ
B
sebesar 53 kgmm
2
dan faktor keamanan Sf
1
bahan berlambang S-C adalah 6,0. Pemilihan material ini sebagai bahan poros dikarenakan batang baja ini telah ditarik
dingin sehingga permukaan poros yang beralur pasak menjadi lebih keras dan kekuatannya bertambah besar. Di samping beralur pasak poros ini juga dibuat
bertangga dengan diameter lebih besar pada tempat dipasangnya bantalan, hal ini bertujuan untuk menyesuaikannya dengan diameter dalam dari bantalan.
Tabel 2.3 Baja karbon untuk kontruksi mesin dan baja batang yang ditarik dingin untuk poros
Standar dan macam
Lambang Perlakuan
panas Kekuatan
tarikkgmm
2
Keterangan Baja karbon
konstruksi mesin JIS G
4501 S30C
S35C S40C
S45C S50C
S55C Penormalan
“ “
“ “
“ 48
52 55
58 62
66
Batang baja yang difinis
dingin S35C-D
S45C-D S55C-D
- -
- 53
60 72
Ditarik dingin, digerinda,
dibubut, atau gabungan
antara hal-hal tersebut
Sumber: Sularso, K Suga, DPDP Elemen Mesin,1987, hal 3
Pengaruh-pengaruh ini dimasukkan dalam perhitungan yang dinyatakan dengan Sf
2
yang harganya 1,3 sampai 3,0. Pada perencanaan ini faktor Sf
2
diambil sebesar 2,5, dari data-data diatas dapat ditentukan tegangan geser yang diizinkan τ
a
untuk poros yaitu:
35 ,
3 5
, 2
6 53
2 1
a
Sf
Sf
B
kgmm
2
mm 15
mm 88
, 14
3 ,
1013 5
, 1
5 ,
1 35
, 3
1 ,
5 1
, 5
3 1
3 1
T
C K
d
b t
a s
Pembebanan yang akan dialami oleh poros dikenakan dengan sedikit kejutan pada waktu star dan pada waktu pemindahan tingkatan kecepatan, oleh karena itu
faktor momen puntir K
t
diambil sebesar 1,5 Tabel 2.4, sementara itu faktor beban lentur C
b
diambil sebesar 1,5. Semua faktor ini akan digunakan dalam perhitungan diameter poros dengan memakai persamaan berikut:
Tabel 2.4 Faktor Momen Puntir
Cara pembebanan K
t
Beban dikenakan secara halus Terjadi sedikit kejutan
Beban dikenakan dengan kejutan dan tumbukan besar 1,0
1,0 – 1,5 1,5 – 3,0
Sumber: Sularso, K Suga, DPDP Elemen Mesin,1987, hal 8
Diameter poros harus dipilih dari Tabel 2.5, berdasarkan tabel tersebut diameter 15 mm hanya digunakan pada tempat bantalan dipasang, oleh karena itu diameter
poros dipilih sebesar 16 mm.
Tabel 2.5 Diameter Poros
4 4,5
5 5,6
6 6,3
7 7,1
8 9
10 11
11,2 12
12,5 14
15 16
17 18
19 20
22 22,4
24 25
28 30
31,5 32
35 35,5
38 40
42 45
48 50
55 56
60 63
65 70
71 75
80 85
90 95
100 105
110 112
120 125
130 140
150 160
170 180
190 200
220 224
240 250
260 280
300
315 320
340 355
360 380
400 420
440 450
460 480
500 530
560 600
630
Sumber: Sularso, K Suga, DPDP Elemen Mesin,1987, hal 9 Keterangan :
atau 835
, 2
26 ,
1 5
, 1
5 ,
1 15
, 3
8 ,
2 5
, 2
53 ,
3
2 2
t b
a t
b a
K C
Sf K
C atau
Sf
26 ,
1 16
3 ,
1013 1
, 5
1 ,
5
3 3
s
d T
1. Tanda menyatakan bahwa bilangan yang bersangkutan dipilih dari bilangan standar 2. Bilangan didalam kurung hanya dipakai untuk bagian dimana akan dipasang bantalan gelinding
Menurut Sularso Dasar Perencanaan Dan Pemilihan Elemen Mesin, 1987, Berdasarkan diameter poros dapat ditentukan alur pasak pada poros dengan melihat
tabel ukuran pasak yang telah distandarkan dan juga dapat ditentukan diameter poros tempat dipasangnya bantalan.
Alur pasak 5 x 3 x filet 0,25 Sularso, K Suga, DPDP Elemen Mesin, 1987, hal 10
Diameter dalam bantalan adalah = 17 mm jari-jari filet = 17 – 162 = 0,5 mm
Kosentrasi tegangan pada poros bertangga adalah 0,516 = 0,03; 1716 = 1,06, β = 1,4
Kosentrasi tegangan pada alur pasak 0,2516 = 0,015, α =2,8 α β
Tegangan geser yang terjadi pada poros adalah :
kgmm
2
Pemeriksaan keamanan poros yang telah dihitung dapat dilakukan dengan membandingkan tegangan geser yang diizinkan yang dikoreksi dengan tegangan
geser yang dihitung atas dasar poros tanpa alur pasak, faktor lenturan C
b
dan K
t
. Sebuah poros aman digunakan apabila tegangan geser yang diizinkan yang dikoreksi
lebih besar dari tegangan geser yang dihitung atas dasar poros tanpa alur pasak, faktor C
b
dan K
t
.
Berdasarkan perbandingan diatas maka poros yang telah dihitung adalah aman dan layak untuk digunakan.
Penerusan daya dari poros utama keporos transisi dilakukan oleh kopling yang bergigi pada diameter luarnya, penerusan daya tidak akan terjadi apabila tidak ada
pengikat antara poros dan kopling, maka digunakanlah pasak untuk melakukan fungsi tersebut. Data-data untuk menghitung pasak dapat diperoleh dari perhitungan
poros, data tersebut adalah d
s
dan T, maka gaya tangensial F pada permukaan poros adalah:
kg
Berdasarkan tabel alur pasak standar, maka dimensi dari pasak adalah: Penampang pasak 5 x 5
Kedalaman alur pasak pada poros t
1
= 3,0 mm Kedalaman alur pasak pada naf t
2
= 2,3 mm
Bahan pasak yang dipilih adalah batang baja S45C-D dengan tegangan tariknya σ
B
adalah 60 kgm
2
dengan faktor keamanan Sf
k1
adalah 6 dan Sf
k2
dipilih sebesar 2 karena beban dikenakan dengan sedikit kejutan. Untuk menghindari kerusakan
permukaan samping pasak, maka perlu dihitung tegangan geser yang dizinkan τ
ka
dengan menggunakan persamaan berikut:
5 2
6 60
1 2
k k
B ka
Sf Sf
kgmm
2
Gaya yang bekerja pada sisi samping pasak akan menimbulkan tekanan terhadap pasak yang besarnya adalah :
2 1
t atau
t l
F p
Namun tekanan permukaan ini mempunyai batas tertentu yang dinamakan dengan tekanan permukaan yang dizinkan p
a
yang harganya adalah 8 kgmm
2
untuk poros diameter kecil dan 10 kgmm
2
untuk poros dengan diameter besar, dan setengah dari harga diatas untuk poros berputaran tinggi. Untuk poros yang
direncanakan ini harus dipilih sebesar 4 kgmm
2
karena poros berdiameter kecil dan
66 ,
126 2
16 3
, 1013
2
s
d T
F
berputaran tinggi. Panjang pasak yang diperlukan dapat dihitung dari tegangan geser yang diizinkan yaitu:
mm 06
, 5
5 5
6 ,
126
1 1
l l
bl F
k ka
k
Panjang pasak juga dapat ditentukan dari tekanan permukaan yang diizinkan
mm 08
, 11
4 3
, 2
6 ,
126
2 2
l
l P
Dari kedua panjang yang didapat dari perhitungan, maka yang diambil adalah yang lebih besar yaitu 11,08 mm, namun panjang dari pasak telah distandarkan dalam
tabel ukuran pasak, dari tabel tersebut kita bisa memilih nilai yang mendekati dengan nilai yang didapat dari perhitungan yaitu 14 mm. Untuk mengetahui keamanan dari
perhitungan pasak ini maka beberapa syarat keamanan harus dipenuhi oleh pasak ini, syarat tersebut adalah:
0,25 bd
s
0,35 0,75 l
k
d
s
1,5
3125 ,
16 5
s
d b
0,25 0,3125 0,35
875 ,
16 14
s k
d l
0,75 0,875 1,5 Berdasarkan syarat diatas, maka pasak yang telah dihitung adalah aman dan baik
untuk digunakan.
2.3 Perhitungan Poros Kedua Dan Spline
